一种二氧化钛改性钯金属纳米催化材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种钯金属纳米催化材料、其制备方法及在燃料电池中应用，该材料以多壁碳纳米管作为基底，以二氧化钛作为前驱体，利用聚乙烯吡咯烷酮作为稳定分散剂把钯金属纳米粒子均匀分布在前驱体表面。制备过程为：将二氧化钛、多壁碳纳米管及聚乙烯吡咯烷酮分散后的氯钯酸依次加入溶液中，混合搅拌，利用原位合成的方法，制得二氧化钛改性钯金属纳米粒子催化材料。本发明专利技术在碱性和酸性条件下均具有高催化活性及高抗毒性，能有效防止催化材料在使用过程中因中间体导致的催化剂中毒从而降低催化活性的情况。可用于甲醇、乙醇及乙二醇碱性燃料电池、酸性甲酸燃料电池及有机催化。且本发明专利技术合成工艺条件温和，工艺简单，催化材料稳定性及重复性较好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于采用纳米技术的燃料电池催化剂领域，具体涉及一种用于碱醇体系及酸性甲酸体系燃料电池的钯金属纳米粒子催化材料、其制备方法及应用。
技术介绍
燃料电池，如直接甲醇燃料电池、直接乙醇燃料电池、直接乙二醇燃料电池和直接酸性甲酸燃料电池在世界范围内已受到广泛的理论研究和实验应用。例如，现有研究表明，直接甲醇燃料电池已进行初步的市场化应用研究，但是，在酸性条件下，甲醇氧化产生的中间体一氧化碳会导致催化剂中毒，催化活性下降；而在碱性条件下，甲醇氧化的动力学得到显著的改善，并在一定程度上能克服一氧化碳中毒导致的催化剂失活。目前，贵金属材料被广泛的应用于燃料电池研究领域，其中以钼和钯最为典型。在燃料电池中，钼作为催 化剂主要用于氢氧化和氧还原两方面，但是钼作为催化材料，使用费用较高、资源储备量较少，并且在使用过程中易受到一氧化碳中毒的影响，因此很难广泛应用与工业生产。而钯具有和钼相近的参数，如在化学元素周期表中属于同族，具有相同的面心立方晶体结构和近似的原子半径。并且，与钼相比，钯具有更低廉的价格和更好的抗一氧化碳中毒的性能。但是，与钼金属催化材料相比，钯金属催化材料半径高于钼金属催化材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钯金属纳米催化材料，其特征在于：以多壁碳纳米管作为基底，以二氧化钛作为复合前驱体，利用聚乙烯吡咯烷酮作为稳定分散剂把钯金属纳米粒子全部均匀分布在二氧化钛前驱体表面。

【技术特征摘要】
1.一种钯金属纳米催化材料，其特征在于:以多壁碳纳米管作为基底，以二氧化钛作为复合前驱体，利用聚乙烯吡咯烷酮作为稳定分散剂把钯金属纳米粒子全部均匀分布在二氧化钛前驱体表面。2.一种钯金属纳米催化材料的制备方法，以其特征在于包括以下步骤: 1)制备硝酸与硫酸改性的多壁碳纳米管； 2)制备二氧化钛前驱体； 3)利用步骤I)的多壁碳纳米管和步骤2)的二氧化钛前驱体混合溶液制备复合催化材料基底溶液； 4)利用聚乙烯吡咯烷酮作为稳定分散剂制备改性氯钯酸溶液； 5)将步骤4)所制备的改性氯钯酸溶液加入步骤3)制得的复合催化材料基底溶液，再加入硼氢化钠溶液反应，最终制得二氧化钛改性钯金属纳米催化材料。3.根据权利要求2所述的钯金属纳米催化材料的制备方法，其特征在于，步骤I)制备硝酸与硫酸改性的多壁碳纳米管的过程为: 1.1)配制硝酸与硫酸混合溶液，其中硝酸与硫酸体积比为1:3 ; 1.2)将管径为2(Γ80纳米的多壁碳纳米管加入到步骤1.1)的溶液中，固液比为5 10克每升酸混合溶液，用超声处理1(Γ12小时； 1.3)将步骤1.2)所获得的多壁碳纳米管混合溶液采用抽滤、水洗方式水洗多次直至中性； 1.4)将步骤1.3)水洗后的多壁碳纳米管溶于水中，制成多壁碳纳米管改性溶液，其固液比为0.5^3克每升水。4.根据权利要求2或3所述的二氧化钛改性钯金属纳米催化材料的制备方法，其特征在于，步骤2)所述二氧化钛前驱体的制备过程为: 2.1)将粒径为2(Γ80纳米的二氧化钛粉末磨细直至均匀，无明显颗粒感； 2.2)将均匀的二氧化钛粉末放入马弗炉中在45(Γ500摄氏度条件下煅烧3 4小时； 2.3)向煅烧后的二氧化钛粉末中加入0.5^1摩尔每升的硝酸溶液，直至润湿，在200摄氏度条件下烘Γ2小时，再在500摄氏度条件下煅烧2 3小时； 2.4)将步骤2.3)所获得的二氧化钛粉末取出磨细至颗粒均匀，然后加入0.5^1摩尔每升的氢氟酸，隔夜搅拌8 10小时； 2.5)将步骤2.4)获得的溶液采用抽滤、水洗方式水洗至中性，再在7...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琴，安浩，李宝菊，崔皓，周丹丹，翟建平，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：